miR-181和miR-494在小鼠心肌缺血再灌注损伤中的作用及分子调控机制的研究

Myocardial ischemia-reperfusion injury (IRI) is one of the causes of complications after cardiac transplantation. We previously discovered a new regulatory pathway of β-catenin/ROCK/PTEN, and confirmed that it has a protective effect on myocardial IRI. Furthermore, through high-throughput sequencing, we found miR-181 and miR-494 that target PTEN and show strongly an association with both β-catenin and myocardial IRI. Therefore, we intend to adopt the supramolecular self-assembly nanoparticle gene delivery technology to: (1) verify the protective function of miRNA on myocardial IRI, (2) in vitro analyze the β-catenin-dependent mechanism in the upstream pathway of miRNA and the mechanism of PTEN in its downstream pathway, (3) perform a similar verification in vivo which is combined with myocardial IRI physiological assessment to develop a suitable recipient mouse miRNA pretreatment system, as well as (4) pretreatment of recipient mice by miRNA to determine their ability to improve surgical outcomes in heterotopic cardiac transplantation. Ultimately, we aim to uncover the regulatory mechanism of β-catenin/miRNA/PTEN, which would provide the theoretical basis to attenuate myocardial IRI, and a new direction for drug development and gene therapy in heart transplantation.

心肌缺血再灌注损伤（IRI）是心脏移植术后并发症诱因之一，我们前期自主发现了新调控通路β-catenin/ROCK/PTEN，并证实其对心肌IRI有保护作用。进一步通过高通量测序，我们找到和β-catenin与心肌IRI均存在关联，且靶基因为PTEN的miR-181与miR-494。因此，本课题拟通过超分子自组装纳米粒子基因递送技术：1）验证miRNA对心肌IRI的保护功能，2）在体外解析：miRNA上游通路中依赖β-catenin的机制；下游通路中作用PTEN的机制，3）于体内进行类似验证，结合心肌IRI生理评价，制定合适的受体小鼠miRNA预处理体系，4）在心脏异位移植中，通过miRNA预处理受体小鼠，判断其对手术预后的改善能力。最终在分子机制上解析β-catenin/miRNA/PTEN调控机制，为减缓心肌IRI提供理论基础，也为移植免疫相关药物开发和基因辅助治疗提供新方向。

本项目通过超分子自组装纳米粒子（Self-Assembled Supramolecular Nanoparticles）基因递送技术，以心脏和心肌细胞的相关指标评价为标准，证实了项目所选择的miR-181和miR-494对心肌IRI（Ischemia-Reperfusion Injury）具有保护功能；并在体外解析了以上miR的作用机制，发现其与β-catenin/PTEN的下游通路存在关联；进一步通过小鼠心脏IRI模型进行验证，通过导入两种miR体系至受体小鼠后开展IRI检测试验，证实miR-181和miR-494在心脏移植中对心肌IRI具有保护作用，其中以miR-494的保护作用更为显著，但二者之间有正向的协合作用。本研究为降低心脏移植物损伤提供了理论基础，继而为在移植免疫中的相关药物开发和基因辅助治疗提供新的方向。. 项目实施期间累计发表论文25篇（均有受本项目资助标注）；以本项目为依托申请专利13项，授权4项，进入实际审查阶段8项；团队培养硕士研究生13人，其中获得硕士学位9人，目前在读硕士研究生4人；通过本项目的实施，项目组成员中完成职称晋升4人；项目负责人参加国内外学术会议5次；项目负责人以本项目为前期成果依托之一，作为主持人于2022年新获批一项国家自然科学基金面上项目，此外还获得多项省部级、市厅级及校级项目的资助（均系本项目后续或直接关联性研究）。